جلسه دفاع پایان­ نامه کارشناسی ارشد (آقای عارف مشهدی)

موضوع: شبیه سازی عددی دو و سه بعدی جریان عبوری از روی سیلندر مستطیلی با نسبت منظری مختلف در اعداد رینولدز کم و متوسط

ارائه دهنده: عارف مشهدی

استاد راهنما: دکتر احمد سوهانکار

استاد مشاور: دکتر ابراهیم شیرانی

استادان داور: دکتر مهدی نیلی احمدآبادی، دکتر محمدرضا توکلی 

 

چکيده

در این پژوهش عددی، جریان عبوری از روی سیلندرهای دو بعدی با مقطع مستطیلی در اعداد رینولدز 30-600 و نسبت‌های منظری (طول به عرض مقطع سیلندر) 25/0، 5/0، 1، 2، 3 و 4 با استفاده از نرم افزار فلوئنت مورد مطالعه قرار گرفته است. در این تحقیق، شبیه سازی عددی دو یا سه بعدی بر حسب محدوده اعداد رینولدز مورد بررسی انجام شده است. تمرکز اصلی در این پژوهش، بررسی تاثیر عدد رینولدز و نسبت منظری بر روی ساختار و فیزیک جریان و همچنین پارامترهای کلی (انتگرالی) است. عدد رینولدز بحرانی اول که ریزش گردابه شروع می شود و جریان از حالت پایا به ناپایای پریودیک دوبعدی تبدیل می‌گردد، برای هریک از نسبت‌های منظری شناسایی شد. نتایج نشان داد که عدد رینولدز بحرانی اول به صورت خطی با افزایش نسبت منظری افزایش می‌یابد. همچنین محدوده اعداد رینولدز بحرانی دوم که جریان ویک از حالت دوبعدی به سه‌بعدی تبدیل می‌شود نیز، برای هریک از نسبت‌های منظری بدست آمد. مشاهده گردید که عدد رینولدر بحرانی دوم با افزایش نسبت منظری بیشتر می‌‌شود. لازم به ذکر است که برای اعداد رینولدز کمتر از عدد رینولدز بحرانی دوم، شبیه سازی‌های عددی دو بعدی و پس از آن شبیه سازی عددی سه بعدی مستقیم (بدون مدل توربولانسی) انجام شده است. با بررسی نحوه جدایی جریان در اعداد رینولدز و نسبت منظری مختلف، سه الگو در جریان متوسط شناسایی شد. در الگوی اول، جدایش جریان تنها در گوشه‌های پشتی سیلندر رخ می‌دهد و هیچ گونه گردابه‌ای روی سطح بالایی/پایینی سیلندر مشاهده نمی‌شود. با افزایش عدد رینولدز جدایش جریان در گوشه های جلویی سیلندر رخ می‌دهد و گردابه‌ای روی سطح در جهت جریان ایجاد می‌شود و در پی آن نقطه اتصال مجدد روی سیلندر ایجاد شده که الگوی دوم نامیده می‌شود. با افزایش عدد رینولدز  الگوی سومی مشاهده می‌شود که این بار جریان از گوشه‌های جلویی استوانه جدا می‌شود و کل سطح استوانه را گردابه فرا می‌گیرد و نقطه اتصال مجدد روی سطح سیلندر رخ نمی‌دهد.  در این حالت نقاط زینی در نزدیکی گوشه پشتی به وجود می‌آید. شبیه سازی‌های سه بعدی نشان داد که سه ناپایداری مد A،A* (مد A همراه با جابجایی گردابه) و B در جریان ویک سه بعدی بوجود می‌آید. طول موج در راستای طولی برای هریک از این مدها تعیین  شد. نتایج نشان داد که هر چند طول موج برای مد B تابع نسبت منظری نیست، اما این وابستگی در مد A دیده می‌شود. علاوه بر موارد مطرح شده، الگوهای جریان متوسط و لحظه‌ای نیز بررسی شد. پارامترهای آیرودینامیک همچون ضرایب دراگ (فشاری، اصطکاکی)، لیفت، ضریب فشار پشت سیلندر، مجذور میانگین مربعات لیفت و دراگ، عدد استروهال و.. بررسی گردید. نتایج این بررسی‌ها نشان داد که رفتار این پارامترها وابستگی شدیدی به رژیم جریان (پایا، دو بعدی ناپایا و سه بعدی) و همچنین نسبت منظری و عدد رینولدز دارد. به طور کلی با گذار از جریان دوبعدی به سه بعدی، مقدار پارامترهایی چون ضرایب دراگ و عدد استروهال افت نسبتا شدیدی در عبور از عدد رینولدز بحرانی دوم دارند. بررسی مولفه های تنش‌های نوسانی (عمودی و برشی) نشان داد که قدرت گردابه با تنش‌های رینولدز، مجذور میانگین مربعات لیفت و دراگ، اندازه ورتیسیته و انرژی جنبشی رابطه مستقیم داشته که به طور کلی این پارامترها با افزایش عدد رینولدز و کاهش نسبت منظری زیاد می‌شوند. همچنین مشخصات هندسی گردابه‌ها بررسی وارتباط آنها با ضرایب آیرودینامیک مشخص شد. به عنوان نمونه مشاهده شد که طول گردابه پشت سیلندر، رابطه معکوسی با ضریب فشار پشت سیلندر در تمامی رژیم‌های جریان دارد.

کلمات کليدی: سیلندر های دو بعدی مستطیلی، نسبت منظری، عدد رینولدز، شبیه سازی دو و سه‌بعدی،  آغاز ریزش گردابه، گذار جریان ویک، ناپایداری‌.

فارسی

تاریخ: 

چهارشنبه, 6 اسفند, 1399 - 15:00

نوع رویداد: 

سمینار علمی

عکس: 

ارتقاء امنیت وب با وف ایرانی